備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的製作方法
2023-05-20 21:42:56 3
專利名稱:備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及核電站的安全設備，更具體地說，涉及一種用於發生失水事故 (LOCA)時，保證核電站安全的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統。
背景技術：
隨著技術的成熟核電站的安全性的不斷提高，核電站的建設逐漸的成為國家發展的重要能源保障。
目前的核電站中，核反應堆的結構是在安全殼中形成反應堆堆腔，在堆腔中設置壓力容器。壓力容器具有冷管段和熱管段，通過冷管段注入冷卻劑，對壓力容器(反應堆堆芯)進行常規的冷卻。
為確保在核反應堆發生失水事故(LOCA)時，能向堆芯注入冷卻劑而保證堆芯燃料元件的安全，需要穩定、可靠的充水系統，來為堆芯、堆腔內注水，帶走熱量，而確保堆芯燃料元件的安全。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在於，提供一種保證核電站(反應堆堆芯和安全殼) 安全的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種備用堆芯冷卻與堆腔充水系統，包括安全殼、在所述安全殼內設置的反應堆堆腔、以及設置在所述反應堆堆腔內的堆芯，還包括消防水系統以及安注系統；
所述消防水系統包括消防水源、與所述消防水源連接的消防水管、在所述消防水管上設置的消防水泵、以及在所述消防水泵上遊和下遊分別設置的第一消防閥門和第二消防閥門；
所述安注系統包括安注水源、與所述安注水源連接並接入到所述消防水泵上遊的安注進水管、連接在所述消防水泵下遊的安注出水管、以及分別在所述安注進水管和安注出水管上設置的進水閥門和出水閥門；
所述安注出水管包括為所述堆芯充水的堆芯充水管、以及為所述堆腔充水的堆腔充水管。
在本實用新型的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統中，所述安注進水管和安注出水管之間還連接有備用充水管，所述備用充水管上設有備用冷卻泵以及備用冷卻泵閥門；
所述備用冷卻泵與所述消防水泵並聯設置，並擇一工作。
在本實用新型的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統中，所述安注水源為設置在所述安全殼內底部位置處的安全殼內換料水箱。
在本實用新型的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統中，所述安注水源包括設置在所述安全殼外的換料水箱。
在本實用新型的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統中，所述安注水源還包括設置在所述安全殼內位於底部位置的安全殼地坑。
在本實用新型的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統中，所述安注進水管包括與所述換料水箱連接的換料水箱進水管、以及與所述安全殼地坑連接的地坑進水管；
所述進水閥門包括分別在所述換料水箱進水管和地坑進水管上設置的換料水箱進水閥門和地坑進水閥門。
實施本實用新型具有以下有益效果在發生事故時，在需要時，接通安注水源，利用消防水泵將安注水源的冷卻液充入到堆芯、堆腔內，對堆芯進行冷卻；而安注水源不可用時，切換至消防水源，通過消防水泵將消防水源的水注入到堆芯、堆腔內，對堆芯進行冷卻， 可以確保壓力容器內的堆芯燃料元件的完整性。
另外，在消防水泵不可用時，切換至備用冷卻泵，利用備用冷卻泵將安注水源的冷卻液充入到堆芯、堆腔內，對堆芯進行冷卻，可以確保壓力容器內的堆芯燃料元件的完整性，大大提高了安全性、可靠性。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中
圖1是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統第一實施例的結構示意圖；
圖2是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的消防水泵啟動(從安全殼外換料水箱取水)向堆芯注水的示意圖；
圖3是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的消防水泵啟動(從安全殼外換料水箱取水)同時向堆芯和堆腔注水的示意圖；
圖4是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的消防水泵啟動切換至安全殼內的地坑(或者換料水箱)取水的示意圖；
圖5是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的備用冷卻泵啟動(從安全殼外換料水箱取水)向堆芯注水的示意圖；
圖6是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的備用冷卻泵啟動(從安全殼外換料水箱取水)同時向堆芯和堆腔注水的示意圖；
圖7是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的備用冷卻泵啟動切換至安全殼內的地坑(或者換料水箱)取水的示意圖；
圖8是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統第二實施例的結構示意圖；
圖9是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的消防水泵啟動(從安全殼內的地坑或者換料水箱取水)向堆芯注水的示意圖；
圖10是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的消防水泵啟動(從安全殼內的地坑或者換料水箱取水)同時向堆芯和堆腔注水的示意圖；
圖11是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的備用冷卻泵啟動(從安全殼內換料水箱取水)向堆芯注水的示意圖；
圖12是本實用新型備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的備用冷卻泵啟動(從安全殼內換料水箱取水)同時向堆芯和堆腔注水的示意圖。
具體實施方式
[0032]如圖1所示，是本實用新型的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的第一實施例，該系統包括安全殼10，在該安全殼10內設置有反應堆堆腔11，並在反應堆堆腔11內設置有堆芯12。當然還包括一些連接管路、其他的安全殼10內設備等，在此不作贅述。
該堆芯12具有冷管段13和熱管段，通過冷管段13注入冷卻劑，對堆芯12內部進行冷卻，然後通過熱管段排出。可以理解的，熱管段上可以設置快速卸壓閥，在事故發生時， 能夠快速的降低壓力容器內的壓力。
如圖所示，該備用堆芯冷卻與堆腔充水系統包括消防水系統和安注系統，來為安全殼10內設備進行冷卻。
該消防水系統包括消防水源21、與消防水源21連接的消防水管22、在消防水管22 上設置的消防水泵23、以及在消防水泵23上遊和下遊分別設置的第一消防閥門M和第二消防閥門25。
該安注系統包括安注水源、與安注水源連接並接入到消防水泵23上遊的安注進水管、連接在消防水泵23下遊的安注出水管41、以及分別在安注進水管和安注出水管41上設置的進水閥門和出水閥門42。該安注出水管41包括為堆芯12充水的堆芯充水管43、以及為堆腔11充水的堆腔充水管45 ；對應的，在堆芯充水管43和堆腔充水管45上設置有堆芯充水閥門44和堆腔充水閥門46。
如圖所示，在本實施例中，該安注水源包括設置在安全殼10外的換料水箱31、以及設置在安全殼10內位於底部位置的安全殼10內的地坑(或者換料水箱》2。該換料水箱 31和安全殼10內的地坑(或者換料水箱)32內充滿冷卻液，如冷卻水等。
該安注進水管包括與換料水箱31連接的換料水箱進水管33、以及與安全殼10內的地坑(或者換料水箱)32連接的地坑進水管34。對應的，該進水閥門包括分別在換料水箱進水管33和地坑進水管34上設置的換料水箱進水閥門35和地坑進水閥門36。
進一步的，為了在消防水泵23無法工作時，仍然能夠實現事故冷卻，在安注進水管和安注出水管41之間還連接有備用充水管37。該備用充水管37上設有備用冷卻泵38 以及閥門39。該備用冷卻泵38與消防水泵23並聯設置，並擇一工作，起到備用作用。
如圖2至圖4所示，是使用消防水泵23向堆芯12和堆腔11充水的示意圖。當反應堆的其他注水系統故障時，首先打開換料水箱進水閥門35、安注出水管41的出水閥門 42、堆芯充水管43上的充水閥門44，啟動消防水泵23從安全殼10外的換料水箱31抽水向堆芯12的冷管道注入冷卻劑，冷卻劑從冷管道流入堆芯12導出堆內熱量(見圖2)。
當反應堆出口溫度大於600°C時，打開堆腔充水管45上的堆腔充水閥門46向堆腔 11充水，以先堆內後堆外的雙向冷卻方式，導出反應堆內和堆芯12外的溫度，確保堆芯12 燃料元件和堆芯12的完整性(見圖3)。
當安全殼10外的換料水箱31的冷卻劑被抽空時，關閉換料水箱進水閥門35，打開地坑進水閥門36，消防水泵23切換到安全殼10內的地坑32抽水，繼續向堆芯12和堆腔 11同時注入冷卻劑，導出反應堆芯12內和堆芯12外的溫度，確保堆芯12燃料元件和堆芯 12的完整性(見圖4)。
當反應堆的其他注水系統和消防水泵23故障時，首先打開換料水箱進水閥門35、 冷卻泵閥門39、安注出水管41的出水閥門42、堆芯充水管43上的充水閥門44，啟動備用冷卻泵38從安全殼10外的換料水箱31抽水向堆芯12的冷管道(或者直接向堆芯12)注入冷卻劑，冷卻劑從冷管道流入堆芯12導出堆內熱量(見圖5)。
當反應堆出口溫度大於600°C時，打開堆腔11充水閥向堆腔11充水，以先堆內後堆外的雙向冷卻方式，導出反應堆內和堆芯12外的溫度，確保堆芯12燃料元件和堆芯12 的完整性(見圖6)。
當安全殼10外的換料水箱31的冷卻劑被抽空時，關閉換料水箱進水閥門35，打開地坑32進水閥36，備用冷卻泵38切換到安全殼10內的地坑32抽水，繼續向堆芯12和堆腔11同時注入冷卻劑，導出反應堆內和堆芯12外的溫度，確保堆芯12燃料元件和堆芯12 的完整性(見圖7)。
當換料水箱31或者地坑32故障不能使用時，打開第一消防閥門M和第二消防閥門25，可以使用消防水水源進行堆芯12冷卻與堆腔11充水。
如圖8所示，是本實用新型的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統的第二實施例，其與第一實施例的區別在於，安注水源為設置在安全殼210內位於底部位置處的安全殼內換料水箱232，其他結構與第一實施例基本相同，故不贅述。
當反應堆的其他注水系統故障時，首先打開安注進水管234上的進水閥門236、安注出水管241的出水閥門M2、堆芯充水管243上的充水閥門M4，啟動消防水泵223從安全殼210內的換料水箱232抽水，向堆芯212的冷管道213注入冷卻劑，冷卻劑從冷管道213 流入堆芯212導出堆內熱量(見圖9)。
當反應堆出口溫度大於600°C時，打開堆腔充水閥246通過堆腔充水管M5向堆腔211充水，以先堆內後堆外的雙向冷卻方式，導出反應堆內和堆芯212外的溫度，確保堆芯燃料元件和堆芯212的完整性(見圖10)。
當反應堆的其他安注系統和消防水泵223故障時，首先打開安注進水管234上的進水閥門236、安注出水管Ml的出水閥門M2、堆芯充水管243上的充水閥門244和備用冷卻泵閥門239，啟動備用冷卻泵238，從安全殼210內的換料水箱232抽水，通過備用充水管237向堆芯212的冷管道213 (或者直接向堆芯)注入冷卻劑，冷卻劑從冷管道213流入堆芯212導出堆內熱量(見圖11)。
當反應堆出口溫度大於600°C時，打開堆腔充水閥M6向堆腔211充水，以先堆內後堆外的雙向冷卻方式，導出反應堆內和堆芯212外的溫度，確保堆芯燃料元件和堆芯212 的完整性(見圖12)。
當安全殼210內的換料水箱232不能使用時，打開第一消防閥門2 和第二消防閥門225，可以使用消防水水源221通過消防管道222進行堆芯冷卻與堆腔充水。
以上所揭露的僅為本實用新型較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利範圍，因此依本實用新型權利要求
所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的範圍。
權利要求
1.一種備用堆芯冷卻與堆腔充水系統，包括安全殼、在所述安全殼內設置的反應堆堆腔、以及設置在所述反應堆堆腔內的堆芯，其特徵在於，還包括消防水系統以及安注系統；所述消防水系統包括消防水源、與所述消防水源連接的消防水管、在所述消防水管上設置的消防水泵、以及在所述消防水泵上遊和下遊分別設置的第一消防閥門和第二消防閥門；所述安注系統包括安注水源、與所述安注水源連接並接入到所述消防水泵上遊的安注進水管、連接在所述消防水泵下遊的安注出水管、以及分別在所述安注進水管和安注出水管上設置的進水閥門和出水閥門；所述安注出水管包括為所述堆芯充水的堆芯充水管、以及為所述堆腔充水的堆腔充水管。
2.根據權利要求
1所述的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統，其特徵在於，所述安注進水管和安注出水管之間還連接有備用充水管，所述備用充水管上設有備用冷卻泵以及備用冷卻泵閥門；所述備用冷卻泵與所述消防水泵並聯設置，並擇一工作。
3.根據權利要求
1或2所述的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統，其特徵在於，所述安注水源為設置在所述安全殼內底部位置處的安全殼內換料水箱。
4.根據權利要求
1或2所述的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統，其特徵在於，所述安注水源包括設置在所述安全殼外的換料水箱。
5.根據權利要求
4所述的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統，其特徵在於，所述安注水源還包括設置在所述安全殼內位於底部位置的安全殼地坑或。
6.根據權利要求
5所述的備用堆芯冷卻與堆腔充水系統，其特徵在於，所述安注進水管包括與所述換料水箱連接的換料水箱進水管、以及與所述安全殼地坑連接的地坑進水管；所述進水閥門包括分別在所述換料水箱進水管和地坑進水管上設置的換料水箱進水閥門和地坑進水閥門。
專利摘要
本實用新型涉及一種備用堆芯冷卻與堆腔充水系統，包括設有反應堆堆腔和堆芯的。其消防水系統包括消防水源、與消防水源連接的消防水管、在消防水管上設置的消防水泵、以及在消防水泵上遊和下遊分別設置的第一消防閥門和第二消防閥門。安注系統包括安注水源、與安注水源連接並接入到消防水泵上遊的安注進水管、連接在消防水泵下遊的安注出水管、以及分別在安注進水管和安注出水管上設置的進水閥門和出水閥門。在發生事故時，消防水源仍然可用時，通過消防水泵將消防水源的水注入到堆芯、堆腔內，對堆芯進行冷卻；需要時切換至安注水源，利用消防水泵將安注水源的冷卻液充入到堆芯、堆腔內，對堆芯進行冷卻，可以確保堆芯的完整性。
文檔編號G21C15/18GKCN202102729SQ201120142446
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月6日
發明者駱邦其 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 中科華核電技術研究院有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan